تولید میگو با تعویض آب صفر، ارزیابی سیستم داخلی

فصل 10:
تولید میگو با تعویض آب صفر، ارزیابی سیستم داخلی

مانوئل پولین، باربارا هاستینز و فرانسیسکو سارایوا گومز

چکیده

پرورش میگو ترکیبی از هنر و علم است. پرورش میگو نیازمند شور و شوق است که بیشتر پرورش‌دهندگان سرشار از آن هستند. با این وجود، حتی با فداکاری و شور و شوق، پرورش میگو با منفعت خوب بیش از پیش دشوار می‌شود. شیوع بیماری در بیشتر نواحی تولید یک چالش مهم به شمار می‌رود. تاثیر بیماری بر تولید سالانه یک کشور بسیار عظیم است و خروجی‌های متناقضی را به دنبال دارد. این تغییرپذیری، عدم قطعیت را در تمامی حوزه‌های زنجیره تامین ایجاد می‌کند و به نوسان قیمت‌ها منجر می‌شود.

صنعت پرورش میگو نیازمند اجرای رویه‌های پرورش مناسب است که قطعیت کافی را برای جذب سرمایه‌گذاری لازم ایجاد می‌کند. پیش‌بینی‌های تولید پرورشی میگو برای 10 سال آینده بازتابی از رشد چشم‌گیر برحسب تن تولیدی هستند. مدنظر قرار دادن هر عنصری که دانش را ارتقا بخشیده و صنعت را در مسیر صحیح قرار می‌دهد ضروری است.

سیستم‌های تولید با امنیت زیستی کامل وجود دارند. بهره‌وری آنها بالاست: برخی معتقدند که می‌تواند به 100 مگاتن بر هکتار بر سال برسد. این سیستم‌ها از بعد زیست محیطی پایدار بوده و دارای نیازمندی‌های بسیار کم آب به همراه کاهش تخلیه هستند. سیستم‌های تولید مانند سیستم‌های آبزی‌پروری گردشی[1] و استفاده از بیوفلاک، برخی از تکنیک‌های مورد استفاده در این سیستم‌های تولید بالا و تخلیه کم هستند.

[1] Recirculating aquaculture systems(RAS)

هر سیستم مزایا و محدودیت‌های خاص خود را از بعد بیولوژیکی و اقتصادی دارد. خروجی‌های بسیار متفاوت می‌توانند نتیجه تاسیسات مستقر شده در یک کشور گرمسیری در آسیا یا در ایالات متحده آمریکا باشند. یک مدل تجاری مزرعه میگوی RAS برای بازارهای نیچ در ایالات متحده آمریکا یا اروپا مناسب است، در حالی که یک مزرعه بیوفلاک بهترین تناسب را با آسیا دارد. موفقیت چنین عملیاتی در نهایت به مردم شاغل در این حوزه بستگی دارد. کار تیمی و فداکاری عوامل کلیدی هستند. پشتیبانی مالی، بخصوص در طی فاز راه‌اندازی، نیز بسیار حائز اهمیت است. هر عنصر اهمیت دارد و اگر یک سیستم تولید میگوی تعویض آب صفر باید یک واقعیت باشد، بایستی به طور کامل مدنظر قرار بگیرد.

مقدمه

موفقیت در پرورش میگو به شناسایی و مدیریت صحیح خطر‌های مختلف در تولید متکی است. یک استراتژی مدیریت خطر موفق به نتایج قابل پیش‌بینی ختم خواهد شد. پیوستگی تولید کاملاً تحت تاثیر بروز بیماری قرار دارد. بیماری‌های ویروسی اولین بار در تولید میگو در دهه 1990 مشاهده شدند(سندروم تورا، سندروم لکه سفید، بیماری سر زرد، و …). بیماری‌های باکتریایی پیچیده‌تر از سال 2000 شیوع یافته‌اند(سندروم مرگ زودهنگام، عفونت اینتروسییتوزون هپاتوپنایی[2]، سندروم مدفوع سفید و …). بیشتر نواحی بزرگ تولید، آلودگی پاتوژنی را در تاسیسات خود تجربه کرده‌اند. به همین دلیل است که حفاظت از محصولات از طریق امنیت زیستی یک عامل کلیدی برای توسعه‌ی آتی این صنعت است. تحت فشار بروز پاتوژن، عملیات پرورش میگو مجبور شده‌است که کنترل خود نسبت به تمامی وکتورهای احتمالی را برای تضمین یک خروجی با قابلیت پیش‌بینی بیشتر افزایش دهد.

[2] Enterocytozoon hepatopenaei

امنیت زیستی قطعاً با تامین امنیت پست‌لاروهای عاری از پاتوژن شروع می‌شود. حیوانات مورد استفاده برای ذخیره‌سازی، بالاترین خطر آلودگی در مزارع باقی می‌مانند. علاوه بر این، تشدید تولید مستلزم کنترل بیشتر عفونت‌ها از محیط به ‌استخر است. تشدید هم‌چنین مستلزم افزایش تقاضا برای آب به منظور حفظ شرایط بهینه پرورش است. معمولاً آب به درون استخر پمپاژ می‌شود و سپس مستقیماً دوباره در محیط تخلیه می‌شود. این امر بیان‌گر یک چالش نه تنها از نقطه‌ نظر امنیت زیستی بلکه زیست محیطی نیز می‌باشد، چنانچه این پساب‌ها معمولاً دارای ماده آلی هستند. کاهش تعویض آب، اساسی‌ترین امر برای کاهش ورود پاتوژن‌ها به سیستم باقی می‌ماند.

برخی تاسیسات تولید یک سری استخرهای تصفیه پسماند را در مجاورت استخرهای رشد باز میگوها ساخته‌اند. این واحدها برای تمیز کردن و تصفیه آب تخلیه شده قبل از پمپاژ مجدد به درون سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تکنیک نتایج امیدوارکننده‌ای را نشان داده‌است و هم شرایط امنیت زیستی مزرعه و هم رد زیست محیطی فعالیت مزرعه را بهبود بخشیده‌است. با این وجود، استفاده از استخرهای تصفیه آب تخلیه برحسب اراضی دشوار است و لذا ناحیه‌ای که می‌توان برای تولید در این سایت‌ها که از این تکنیک بهره می‌برند را مورد استفاده قرار داد را کاهش می‌دهد. در برخی موارد، ناحیه مورد استفاده برای تصفیه آب می‌تواند بزرگتر از ناحیه مورد استفاده برای تولید میگو باشد. بیشتر این عملیات در محیط بیرون رخ می‌دهند و تابع شرایط نامساعد آب و هوایی هستند. کنترل تصفیه فاضلاب با محدودیت مواجه‌است، و درجه‌ای از عدم قطعیت در آن به چشم می‌خورد.

گزینه‌های دیگری نیز برای تولید میگو وجود دارند. مزارع می‌توانند با ورودی‌های آب بسیار محدود کار کنند. برخی سیستم‌ها بر تکنیک‌های مهندسی و فیلتراسیون متمرکز هستند، مانند سیستم‌های آبزی‌پروری گردشی. سایر گزینه‌ها عبارتند از: زیست پالایی، استفاده از فرایندهای بیولوژیکی که در خودِ اکولوژی استخر میگو برای تصفیه و بازیابی پسماند آلی و حذف ترکیبات شیمیایی سمی رخ می‌دهند. این سیستم عمدتاً به بیوفلاک‌ها یا سیستم‌های تولید میکروبی اشاره دارد. RAS و سیستم‌های تولید میگو امروز در بیشتر بخش‌های جهان فعال هستند. آنها علائم مثبتی را از نقطه نظر بهره‌وری خود نشان داده‌اند. با این وجود، هنوز نمونه‌های بسیار کم از این نوع مزارع وجود دارد که به پایداری اقتصادی دست یافته‌اند. چندین پروژه غیرقابل اجرا بوده‌اند و باید خاتمه یابند.

هدف این فصل تجزیه و تحلیل مزایا و محدودیت‌های یک رویکرد تعویض آب صفر است. پیامدهای مالی و محیطی لحاظ شده‌اند تا دیدگاهی شکل بگیرد که امکان ارزیابی این تکنیک‌های پرورش را فراهم می‌سازد.

ملاحظات اصلی

موقعیت

نکته اصلی کاهش نیازمندی‌های آب در پرورش میگو، کاهش مسائل امنیت زیستی است. هدف از به کارگیری این تکنیک‌ها پیشرفت به سمت پرورش دقیق با لحاظ کردن درجه بالاتری از کنترل محیطی در تولید است.

به منظور بهبود نوسانات روزانه در پارامترهای مرتبط با تغییرات آب و هوایی، عملیات تعویض آب صفر معمولاً در درون ساختمان‌ها انجام می‌شوند. در شرایط بیرونی، رشد پلانکتون در پاسخ به آب و هوا متغیر است. این تغییرات مانع از قابلیت اطمینان و پایداری بالای سیستم می‌شوند. این محدودیت، اندازه مخازن/استخرهای مورد استفاده را محدود کرده و تعداد واحدهای مورد نیاز را در صورت دستیابی به حجم لازم از تولید افزایش می‌دهد.

تاسیسات داخلی مستلزم سرمایه‌گذاری بسیار عظیمی در مقایسه با تکنیک‌های پرورش محیط بیرون هستند. بهره‌وری‌های بالا در صورتی ضروری هستند که واحد تولید به لحاظ اقتصادی ماندگار باشد. تراکم‌های ذخیره‌سازی معمول در دامنه 150 تا 1000 پست‌لارو بر مترمربع هستند. در این تراکم‌ها، حفظ سطح مناسبی از اکسیژن محلول در آب به عامل محدودکننده نهایی تبدیل می‌شود.

سطوح اکسیژن در آب ارتباط مستقیمی با ظرفیت برد(حمل) سیستم تولید دارند. با کاربرد منظم دمنده‌ها و پخش‌کننده‌ها، سطح اکسیژن محلول را می‌توان با سطوح مشاهده شده با زیست توده 5 کیلوگرم بر مترمکعبی مقایسه کرد، اگر ظرفیت بارگیری غذایی حدود 100 گرم بر مترمکعب غذای تجویز شده به یک استخر در هر روز پرورش را مدنظر قرار دهیم. برای مثال، اگر ما یک میگوی 20 گرمی را در نظر بگیریم که تا 2 درصد زیست توده خود تغذیه شده‌است، ماکزیمم تراکم برابر با 20 در 2 درصد = 4/0 گرم غذا برای هر میگو خواهد بود، با توجه به اینکه ظرفیت حمل کل، 250 میگو در هر مترمربع برای دستیابی به بار غذایی 100 گرم بر مترمکعب در روز خواهد بود. در این سناریو، 250 میگو در هر مترمربع در وزن بدن 20 گرم دارای ظرفیت حمل کل 250 در 20 گرم = 5 کیلوگرم بر مترمربع خواهد بود. این ظرفیت حمل، از نقطه نظر میگو و غذا، معمولاً ماکزیمم حد ایمن برای توسعه محصول پایدار تلقی می‌شود. بهره‌وری‌‌های بالاتر را می‌توان به دست آورد، اما شامل خطر‌های بالاتر تولید هستند و بایستی به دقت مدنظر قرار بگیرند. در عملیات راه‌اندازی، ماکزیمم تراکم پرورش 250 پست‌لارو در مترمربع توصیه نمی‌شود برای اینکه خطر کاهش یافته و یک مبنای پایدار برای توسعه آینده ایجاد شود.

ملاحظات تعویض آب صفر

مادامی که هیچ تعویض آبی وجود ندارد، ترکیبات شیمیایی سمی و پسماند آلی در آب جمع خواهند شد. بار باکتریایی در سیستم بعنوان پیامدی مستقیم از پرورش فوق متراکم بالا خواهد بود.

کنترل نیتروژن

دلیل اصلی تعویض آب در استخر تولید میگو، محدود کردن انباشت اشکال سمی نیتروژن در آب است. انباشت نیتروژن عمدتاً ناشی از غذای مصرفی در فرایند پرورش میگو است. در شرایط فوق متراکم، مقدار بهینه‌ی 2/1 کیلوگرم غذا برای تولید 1 کیلوگرم میگو با وزن حدود 20 گرم لازم است. مقداری تخمینی 16 درصد محتویات پروتئین غذا بصورت نیتروژن شناسایی می‌شوند. در غیاب بازسازی آب، ترکیبات نیتروژن جمع می‌شوند و غلظت ترکیبات سمی مانند آمونیاک و نیتروژن به سرعت افزایش می‌یابد.

در سیستم‌های تعویض آب صفر، توجه خاصی به بهبود و کنترل واکنش‌های بیوشیمیایی شوره‌ساز معطوف شده‌است. کارآمدترین مسیر نیتریفیکاسیون برای برداشت نیتروژن شامل چرخه نتیروژن، از طریق فعالیت باکتری‌های شوره‌ساز اتوتروفیک است. مطالعات علمی نشان داده‌اند که باکتری‌های گونه نیتروزوموناس[3] آنقدر کارآمد هستند که یک سلول می‌تواند آمونیاک را در نرخی تبدیل کند تا یک میلیون هیتروتروف مورد نیاز باشد(نیتیا و همکاران، 2016).

[3] Nitrosomonas

در سیستم‌های RAS، نیتریفیکاسیون اتوتروفیک در بیوفیلترهای خارجی یا درون خودِ استخر میگو در مورد سیستم‌های میکروبی انجام می‌شود. در مورد اول، اجتماعات میکروبی کافی درون یک بیوفیلتر بهبود خواهند یافت، جایی که باکتری‌ها به محیط بیوفیلتراسیون چسبیده و رشد می‌کنند. در مورد سیستم‌های بیوفلاک، محیط بیوفیلتراسیون امکان رشد باکتری‌های شوره‌ساز در زیست لایه‌های مخزن را به شیوه‌ای مشابه با ذرات فلاک فراهم می‌سازد. در سیستم‌های بیوفلاک، فرایند نیتریفیکاسیون تحت حمایت مسیر هتروتروفیک است، جایی که باکتری‌ها مستقیماً نیتروژن را درون زیست توده هضم می‌کنند(دیویا و همکاران، 2015).

کنترل ویبریو

دستیابی به یک تعادل مناسب بین جمعیت‌های باکتریایی خوب و بد در اکوسیستم استخر بسیار مهم است. با کوئوروم سنسینگ، باکتری‌های فرصت‌طلبی مانند گونه‌های ویبریو زمانی می‌توانند پاتوژنی شوند که به یک تراکم جمعیت خاص دست می‌یابند(دیفوردت و سورجلوس، 2012) (فصل 8 را ببینید). بنابراین، محدود کردن رشد گونه‌های ویبریو در سیستم مهم است. کنترل و نگهداری تعادل صحیح اجتماعات باکتریایی موجود در آب یک عامل کلیدی برای محدود کردن خطر باکتری‌های فرصت‌طلب در پاتوژنی شدن به شمار می‌رود. در شرایط فوق متراکم، زیست توده میگو را باید همراه با غذای بارگذاری شده در آب مدنظر قرار داد، چنانچه اینها به طرز قابل توجهی خطر بالقوه‌ی مسائل مرتبط با ویبریوز را افزایش می‌دهند. ماده آلی در یک استخر، شرایطی را برای باکتری‌های فرصت‌طلب فراهم می‌کند، جایی که گونه‌های ویبریو تکثیر می‌شوند.

کنترل انباشت جامدات در سیستم و هم‌چنین استفاده از باکتری‌های پروبیوتیک باکیفیت بالا در مقادیر کافی، بهترین ابزار موجود برای کاهش این خطر باقی می‌مانند. در زمان استفاده از این باکتری‌های پروبیوتیک، باید به استفاده از تعداد بیشتر نسبت به جمعیت تخمینی گونه ویبریو توجه کرد تا اختلاف در زمان تکثیر بین دو اجتماع باکتریایی مدنظر قرار بگیرد. در سیستم‌های تولید فوق متراکم با تعویض آب صفر، نسبت بین باکتری‌های پروبیوتیک و گونه ویبریوی 10 تا 20 باید مدنظر قرار بگیرد. در این شرایط، سرکوب باکتری‌های فرصت‌طلب باید بر اصل حذف رقابتی متمرکز باشد(کالاوای و همکاران، 2008).

در RAS، برداشت جامدات بصورت فیزیکی از طریق استفاده از فیلترهای مکانیکی انجام می‌شود. در سیستم‌های بیوفلاک، جامدات که بعنوان لجن فعال عمل می‌کنند به طور پیوسته در حالت تعلیق پایش می‌شوند(سویور و نیسلن، 2010). در این مورد، پسماند آلی عادی درون اکولوژیک مخزن میگو بازیابی می‌شود(Crab، 2012) و بعنوان محیطی برای اجتماعات باکتریایی مفید عمل می‌کند(عمدتاً شوره‌سازها و پروبیوتیک‌ها)، اما پشتیبانی غذایی را برای حیوانات نیز فراهم می‌سازد(بوفورد و همکاران، 2004).

کنترل تغذیه

غذا یکی از هزینه‌های عمده در تولید میگو است. مدیریت تغذیه تاثیری چشم‌گیر بر اکولوژی آب دارد. این مولفه برای تمامی عملیات پرورش میگو اعمال می‌شود، اما حتی بیشتر در شرایط تعویض آب صفر. بارهای روزانه بالای غذای وارد شده در سیستم در ارتباط با شرایط فوق متراکم منجر به نیاز به توزیع 24 ساعته از طریق به کارگیری فیدرهای خودکار می‌شود. فیدرهای خودکار می‌توانند فیدرهای تسمه‌ای برای مخازن کوچک یا فیدرهای دمنده یا چرخنده برای واحدهای بزرگتر تولید باشند.

توزیع غذا در کل روز و شب، فرایندهای نیتریفیکاسیون را تثبیت کرده و بهبود می‌بخشد و انباشت غذا در کف استخر را محدود می‌کند. این کاهش تجمع، قابلیت دسترسی به پلت را بهینه‌سازی کرده و رشد و بقای میگو را بهبود می‌دهد. فیدرها برای تغذیه در ساعات خاصی از روز برای تعداد دفعات ثابت در هر روز تنظیم می‌شوند. برای ساده کردن عملیات، تنظیم فیدر بصورت روزانه انجام می‌شود و تنها دوره هر رویداد تغذیه تعیین می‌شود.

سیستم‌های موجود

دو رویکرد اساسی در حال حاضر در سیستم‌های تعویض آب صفر به کار گرفته می‌شود که دارای اصول بنیادین متناقضی هستند. یک رویکرد پرورش میگو در آب شفاف، براساس مهندسی مکانیک پیشرفته، از طریق به کارگیری پمپ‌ها و تجهیزات فیلتراسیون را هدف قرار می‌دهد که در این فصل RAS خوانده می‌شود. رویکرد دوم بر فرایندهای بیولوژیکی یا زیست پالایی، پرورش میگو در آب‌های بارگیری شده متمرکز است که تحت عنوان سیستم‌های بیوفلاک از آنها یاد می‌شود.

سیستم‌های آبزی‌پروری گردشی آب شفاف

برای چندین دهه، RAS در تولید آبزی‌پروری مورد استفاده قرار گرفته‌است. فناوری‌های RAS برای اولین بار در تولید ماهی به کار برده شدند و به سرعت در پرورش میگو وارد شدند. رویکرد RAS شامل بازیابی مستمر آب از مخزن تولید از طریق یک سری واحدهای فیلتراسیون برای حفظ کیفیت بهینه آب در تمامی مراحل فرایند پرورش است. تجهیزات فیلتراسیون به محدودیت‌های اصلی دخیل در غیاب بازیابی آب، یعنی ترکیب باکتریایی و نیتروژن، می‌پردازند.

کنترل میکروبی باکتری‌های فرصت‎طلب به وسیله تعلیق، از طریق فرایندهای مکانیکی، انجام می‌شود. دامنه‌ای از تجهیزات در بازار وجود دارد، از جمله تجهیزات با کاربرد خاص برای آبزی‌پروری میگو، که سیستم‌های RAS را به یک رویکرد نویدبخش برای توسعه آتی سیستم‌های تولید میگوی تعویض آب صفر تبدیل می‌کنند.

خط فیلتراسیون عادی یک RAS شامل فیلتراسیون مکانیکی(فیلتر شنی، فیلتر مهره‌ای، فیلتر استوانه‌ای و …) برای برداشت جامدات است. سپس آب وارد یک واحد استریلیزه UV و یا واحد تزریق ازن می‌شود تا کل بار باکتریایی در آب کاهش یابد. در نهایت، آب از یک واحد بیوفیلتراسیون عبور می‌کند که تجمع نیتروژن را محدود می‎‌سازد. قرار دادن واحد بیوفیلتراسیون در انتهای خط فیلتراسیون توصیه می‌شود تا آن را در مقابل آلودگی احتمالی(یعنی، برای اینکه آب پس از استریلیزاسیون از آب عبور کند) محافظت کند، بلکه به باکتری‌های شوره‌ساز نیز اجازه داده شود تا در بیوفیلتر رشد کنند تا در زیست لایه‌های مخزن تولید کلونی‌سازی صورت بگیرد(تایمن، 2013). از ذخیره‌سازی تا برداشت، گردش روزانه‌ی آب در خط فیلتراسیون در دامنه 100 درصد در ابتدای محصول تا 600 درصد در انتها قرار دارد.

برای اینکه تصفیه آب گردشی موثر واقع شود، معمولاً ترجیح بر این است که حجم مخازن کوچک باشد. سطح آب می‌توان پایین باشد تا بهره‌وری بالاتری در هر مترمکعب آب به دست آید. در این مورد، مخازن را می‌توان در بالای یکدیگر قرار داد تا افزایش محسوسی در تولید در هر ناحیه ایجاد شود.

سیستم بیوفلاک

برخلاف RAS، سیستم‌های بیوفلاک یا میکروبی تولید میگو در آب‌های بارگذاری شده را هدف قرار می‌دهند. تلاش‌هایی در جهت کنترل اکوسیستم استخر از طریق زیست پالایی صورت گرفته‌است(دیویا و همکاران، 2015).

مسیرهای نیتریفیکاسیون اتوتروفیک و هتروتروفیک بهبود یافته و ارتقا می‌یابند تا پسماند نیتروژن‌دار خطرناک مانند آمونیاک و نیتریت کنترل شود. به دلیل فرایند نسبتاً کند کلونی‌سازی برای آماده‌سازی باکتریایی اتوتروفیک، شوره‌سازها نیازمند کشت پیشین در راکتور زیستی نیتریفیکاسیون هستند(اکوتان، 2000). این امر به بلوغ اجتماعات باکتریایی اکسیدکننده آمونیاک و نیتریت که می‌توانند بعنوان یک تلقیح برای استخر پرورش میگو به کار بروند، کمک می‌کند. در غیاب نیتروژن تولیدی توسط فرایند پرورش میگو، باکتری‌های شوره‌ساز در اکوسیستم مستقر خواهند شد و کنترل کامل بیشتر ترکیبات نیتروژن سمی نیتروژن برای میگوها، یعنی آمونیاک و نیتریت، را فراهم می‌سازند.

جمعیت‌های هتروتروفیک از طریق افزودن مستمر باکتری‌های پروبیوتیک کیفیت بالا در نرخ 10 تا 20 برابر بیشتر از ماکزیمم غلظت مطلوب گونه‌ی ویبریو ارتقا می‌یابند. در زمان استفاده به این شیوه، باکتری‌های پروبیوتیک دارای حالت عملکرد متفاوتی خواهند بود. آنها بعنوان ماده تلقیح باکتریایی پیوسته برای حفظ تجزیه فعال پسماند آلی عمل خواهند کرد و لذا رشد گونه ویبریو و باکتری‌های فرصت‌طلب احتمالی از طریق حذف رقابتی را سرکوب خواهند نمود.

هم کاهش محتوای غذا/نیتروژن در آب و هم کلونی‌سازی زیست لایه‌ها، بهره‌وری طبیعی که نقش پشتیبان غذایی برای حیوانات دارد را ارتقا می‌دهند(بورفورد و همکاران، 2004). میگوهایی مانند لیتوپنائوس وانامی به خوبی خود را برای جذب ذرات معلق از طریق استفاده از فک سوم خود وفق می‌دهند(الکساندر و همکاران، 1980).

از طریق توسعه‌ی یک اجتماع میکروبی غنی، سیستم‌های بیوفلاک نیازی به تعویض آب یا تصفیه مکانیکی در طی فاز رشد باز ندارند. مهم‌ترین مولفه‌ی مخازن بیوفلاک، طراحی سیستم هوادهی است. جامدات آلی تولید شده توسط حیوانات و غذای باید در حالت تعلیق حفظ شوند تا بعنوان بیوفلاک یا لجن فعال و نه یک پسماند/آلاینده عمل کنند. سیستم‌های هوادهی با ایجاد جریان‌های همرفتی از کف به بالای استخر یا مخزن عمل می‌کنند. کل جریان هوای 30 تا 50 مترمکعب بر ساعت باید برای 100 مترمکعب آب پرورش تامین شود. هوا از طریق پخش‌کننده‌های هوادهی درون آب پخش می‌شود و بهترین رابطه بین انتقال اکسیژن و نیروی جریان همرفتی را ایجاد می‌کند. پخش‌کننده‌ها در کل سطح کف مخزن قرار می‌گیرند تا از نواحی تجمع تا حد امکان ممانعت شود. بعنوان یک نمونه، در مورد پخش‌کننده‌های لوله هوادهی به قطر 1 اینچ (5/2 سانتی‌متر)، که پرکاربردترین مورد در این خصوص هستند، تصور می‌شود که 100 مترمکعب آب پرورش نیازمند نصب 10 تا 16 متر لوله هوادهی است.

دینامیک بسته بیوفلاک یک ارزش افزوده را برای داده‌های پایش حاصل از آزمایشگاه القا می‌کند. نوسانات در پارامترهای محیطی درون اکوسیستم استخر میگو بسیار مهم هستند و باید به دقت پایش شوند. تعاملات بین pH و قلیائیت، و هم‌چنین سطوح اکسیژن محلول و تکامل مخروط ایمهوف، شاخص‌های دقیقی از کیفیت مدیریت پرورش فراهم می‌آورند. تمامی تعاملات بخشی از اکولوژی استخر میگو به شمار می‌روند و دربرگیرنده‌ی انحرافی که می‌تواند ناشی از خطوط فیلتراسیون(در مورد RAS) یا جذب آب علاوه بر تغییرات آب و هوا، در پرورش بیرونی سنتی باشد نیستند.

سیستم‌های بیوفلاک ترجیحاً در داخل نصب می‌شوند باید شامل سایه در مقابل نور باشند تا امکان کاهش حدود 70 تا 80 درصدی نور فراهم شود. فیتوپلانکتون‌ها بعنوان یک ارگانیسم اتوتروفیک با شوره‌ساز برای فضا و مواد مغذی رقابت خواهند کرد(ریسگارد- پترسون و همکاران، 2004). سیستم‌های بیوفلاک مبتنی بر باکتری‌ها هستند، برخلاف سیستم‌های استخر میگوی بیرونی نیمه متراکم، که مبتنی بر جلبک‌ها هستند. محدود کردن میزان نور خورشیدی که به آب مخزن می‎رسد، رشد فیتوپلانکتون را محدود کرده و یک محیط پایدارتر را ایجاد می‌کند که تحت تاثیر تنفس جلبکی در روز/شب و هم‌چنین سایر تغییرات مرتبط با آب و هوا قرار نمی‌گیرد.

پیامدهای محیطی

پایداری محیطی

امنیت زیستی یکی از مسائل مهمی است که تغییرات جاری در سیستم‌های پرورش میگو را به سمت رویه‌های تعویض آب صفر داخلی سوق داده‌است. معمولاً، در یک سیستم پرورش متداول، نرخ‌های بالای تعویض آب برای حفظ پارامترهای کیفیت آب در سطوح مناسب برای پرورش میگوها به کار می‌روند. بیشتر مزارع میگوی سنتی، نواحی گسترده‌ای را اشغال می‌کنند و اندازه ‌استخرها بین 8 هکتار و 16 هکتار(مزارع مقیاس متوسط یا بزرگ) (نا ناکورن و همکاران، 2017) با یک کانال برای تخلیه آب و تعویض آب است. علاوه بر این، مزارع مجاور می‌توانند نسبتاً به یکدیگر نزدیک باشند و از منبع مشترکی برای ورود و خروج آب استفاده کنند. بنابراین، خطر پراکندگی ارگانیسم‌های پاتوژنی و یا وکتورهای بیماری در زمانی که مزارع تحت این سیستم‌ها کار می‌کنند به طرز چشم‌گیری بالاتر است. بعنوان مثال، شین و همکاران(2018) گزارش داد که تلفات مرتبط با بیماری‌های میگو در دلتای میکونگ ویتنام در سال 2015 بیش از 26 میلیون دلار به دلیل بیماری نکروز هپاتوپانکراس حاد تعیین شده بود، در حالی که هزینه‌های ویروس سندروم لکه سفید در همان سال بیش از 11 میلیون دلار بود.

لذا، هدف از تغییر به سمت تعویض آب کاهشی یا محدود، بهبود اقدامات امنیت زیستی بخصوص با بستن سیستم و کار تحت شرایط گردش آب(یعنی سیستم‌های RAS)، با استفاده از استخرها بعنوان مخازن(مزارع گردش) یا شبیه‌سازی تولید زیست توده میکروبی از طریق ورود کربن اضافه(سیستم‌های بیوفلاک)، است. در چنین سیستم‌هایی، مواد مغذی بازیابی و یا جذب می‌شوند که امکان استفاده مجدد از چرخه‌های تولید متعدد را فراهم می‌سازد.

این رویه‌ها و شیوه‌ی تحریک و مدیریت امنیت زیستی در سیستم‌های درونی تعویض آب صفر، می‌توانند نشان‌گر پیوندی با پایداری زیست محیطی باشند. نرخ بالای مصرف و تخلیه آب در پرورش میگوی متداول، اساسی‌ترین موضوع مرتبط با تاثیر زیست محیطی صنعت پرورش میگو است. مصرف آب در یک سیستم جریان میانی می‌تواند میانگینی معادل 50 مترمکعب آب بر کیلوگرم غذا در روز داشته‌باشد(مارتینز و همکاران، 2010)، در حالی که وردگم و همکاران(2006) گزارش دادند که یک RAS با 1/0 تا 1 مترمکعب آب در کیلوگرم غذا کار می‌کند. علاوه بر این، یک استخر میگوی لایه‌دار تعویض آب صفر متراکم تنها نیازمند 1 تا 26/2 مترمکعب آب بر کیلوگرم میگو است، در حالی که یک سیستم متداول با تعویض آب منظم ممکن است تا 80 مترمکعب آب بر کیلوگرم میگو در روز نیاز داشته‌باشد(هارگریوز، 2006).

در این زمینه و هم‌چنین نیاز به بهبود امنیت زیستی در مزارع میگو، سیستم‌های تعویض آب محدود بعنوان پاسخی به افزایش و مقررات محیطی سخت‌گیرانه و کمیابی آب و زمین در تعداد زیادی از کشورها توسعه یافته‌اند. یک ارزیابی انجام شده با استفاده از ارزیابی چرخه عمر استاندارد بین‌المللی(ISO، 2006)، کاهشی را در وابستگی آب تا 93 درصد گزارش می‌دهد(روک دی اوربکاستد و همکاران، 2009). این نوع تحلیل در چندین پژوهش برای ارزیابی پایداری محیطی سیستم‌های آبزی‌پروری مورد استفاده قرار گرفته‌است و می‌تواند مروری کلی و تخمینی از پارامترهای تعریف شده مانند پتانسیل گرمایش جهانی، پتانسیل اتروفیکاسیون، مصرف انرژی، و پتانسیل اسیدسازی در سیستم را ارائه دهد.

زمانی که آب در یک استخر میگوی متداول تعویض می‌شود، آب مصرفی معمولاً در رودخانه‌ها، نهرها یا مصب‌های نزدیک تخلیه می‌شود(برفورد و ویلیامز، 2001). درشت و ریزمغذی‌ها در آب تخلیه شده(فسفر، نیتروژن، سولفیدها) اغلب در غلظت‌های بسیار بالایی وجود دارند؛ در مورد نیتروژن، تخمین زده می‌شود که 27 تا 57 درصد کل نیتروژن اضافه شده به ‌استخرها تخلیه می‌شود(فانگ-اسمیت و بریگز، 1998؛ پرستون و همکاران، 2000).

نا ناکورن و همکاران(2017) به ارزیابی پساب‌های تولید شده توسط 19 مزرعه مختلف پرورش میگو با اندازه‌های متفاوت تحت سیستم‌های متداول در تایلند پرداختند و تایید کردند که برای مزارع با هر اندازه‌ای، میانگین کل جامدات معلق، ماده آلی، و نیتروژن آمونیاک پساب‌ها از برداشت‌ها، استاندارد پساب Thai برای آبزی‌پروری ساحلی را نمی‌گذرانند. همان‌گونه که توسط نویسندگان ذکر شد، مقررات محیطی برای سیستم‌های آبزی‌پروری، گزینه‌هایی برای کاهش و مدیریت پسماند در طی یک چرخه تولید بوده‌اند. در این میان، ارزیابی‌های چرخه عمر انجام شده در سیستم‌های آبزی‌پروری تاکید کرده‌اند که غذا بیان‌گر عامل دارای بالاترین تاثیر محیطی و بعنوان یک عامل علی با یک پتانسیل اتروفیکاسیون بالا است. میگو از مراحل اولیه پست‌لارو تا زمانی تغذیه می‌کند که برداشت می‌تواند شامل تقریباً 35 تا 40 درصد پروتئین باشد. از محتوای پروتئین کل، میگوی پرورشی بصورت متوسط تنها 20 تا 30 درصد نیتروژن موجود در غذا را برای رشد مصرف می‌کند. نیتروژن باقی‌مانده درون آب رها می‌شود که دال بر یکی از علل عمده‌ی اتروفیکاسیون در سیستم‌های رایج است. پتانسیل اتروفیکاسیون حدود 20 درصد در سیستم‌های RAS نسبت به سیستم‌های جریان میانی به دلیل اختلافات در رهاسازی پسماند کمتر است.

اگرچه در سیستم‌های درونی، تخلیه پسماند را می‌توان با تعویض آب محدود، محدود کرد، اما مدیریت پسماند کماکان چالشی است که مستلزم اتخاذ تصفیه کافی و یک تخصیص مناسب برای فاضلاب است. برای مثال، مزارع گردشی اغلب یک یا چند استخر را به مخزن تبدیل می‌کنند تا استفاده دوباره از آب به حداکثر برسد. استخرهای میگویی که تحت این نوع سیستم کار می‌کنند به یک درین مرکزی مجهز هستند که از آنجا پسماند مازاد به بیرون استخر هدایت می‌شود و به این ترتیب می‌توان آن را تصفیه کرد. گزینه‌های تصفیه پسماند تولیدی در سیستم‌های درونی در چندین مقاله آکادمیک بررسی شده‌است. واکنش‌گرهای دنیتریفیکاسیون را می‌توان در RAS به منظور تبدیل نیترات جمع شده به گاز نیتروژن به وسیله یک فرایند غیرهوازی نصب کرد. این واکنش‌گرها طبق نیازهای هر سیستم طراحی می‌شوند و می‌توانند نیاز به گرمایش، آب و بیکربنات را کاهش دهند(مارتینز و همکاران، 2010). با این وجود، تصفیه نیتروژن از طریق نیتریفیکاسیون/دنیتریفیکاسیون می‌توانند انرژی زیادی را مصرف کند، نیازمند تخصص است و هزینه‌های آن بالا هستند(هو و همکاران، 2012؛ یوگو و گروس، 2019). سایر گزینه‌ها برای مدیریت پسماند عبارتند از کاربرد محفظه‌های ته‌نشینی که لجن را تغلیظ می‌کنند، و به دنبال آن خشک کردن زیست توده میکروبی برای تولید یک وعده جایگزین در میان سایر محصولات جانبی. با این وجود، تمامی تکنیک‌های ذکر شده نیازمند تاسیسات ذخیره‌سازی مازاد، حمل و نقل، کار، و هزینه‌های دفع هستند که آنها را برای ارتقا به مقیاس تجاری محدود می‌سازد.

پیشرفت‌ها و مزایای متعددی برای سیستم‌های تعویض آب صفر داخلی بعنوان گزینه‌هایی برای پشتیبانی موثر از افزایش و شرایط متغیر سیستم‌های پرورش میگو وجود دارد. با این وجود، بر چالش‌های مرتبط با مدیریت پسماند بایستی کماکان غلبه کرد و از یافته‌های پژوهشی به کاربردهای تجاری و عملی انتقال داد.

گلوگاه‌های میکروبی

زمانی که آب در سیستم‌های پرورش تعویض نمی‌شود، مواد مغذی و به طور بالقوه ترکیبات نیتروژنی سمی در سیستم از طریق تبدیل یا جذب بازیابی می‌شوند. این فرایندها به وسیله اجتماعات میکروبی انجام می‌شوند که از این مواد مغذی برای فعالیت‌های متابولیک استفاده می‌کنند.

در RAS، برداشت نیتروژن آمونیاک از طریق فرایندهای نیتریفیکاسیون حاصل می‌شود که این فرایندها، نیتروژن دفع شده توسط میگوی پرورشی به شکل آمونیاک به نیتریت و نیترات(اشکال کمتر سمی) توسط باکتری‌های شوره‌ساز تبدیل می‌شود. از سوی دیگر، تسلط گروه‌های باکتری‌های هتروتروفیک نیز وجود دارد که در زمان مواجهه با یک نسبت بالای کربن/نیتروژن(C/N)، نیتروژن آمونیاک را جذب کرده و آن را به زیست توده میکروبی تبدیل می‌کنند. این دو فرایند میکروبی متفاوت می‌توانند در سیستم‌های تعویض آب صفر رخ دهند و مسیرهای کلی مورد استفاده در مقیاس آزمایشی به خوبی تشریح شده‌اند.

علاوه بر بهبود کیفیت آب از طریق کاهش سطح آمونیاک در سیستم، گزارش شده‌است که اجتماع میکروبی شکل گرفته در بیوفلاک می‌تواند بعنوان یک مکمل غذایی عمل کند(واسیلسکی و همکاران، 2006) و پاسخ ایمنی میگوها را ارتقا دهد(اکاساری و همکاران، 2014). هاستینز و همکاران(2019) تایید کردند که در زمان پرورش در سیستم‌های بیوفلاک، با مدیریت نسبت C/N و اجتماع میکروبی، وانامی در مقابل چالش‌های ویبریو محافظت می‌شود.

مکانیسم‌های حفاظت و دفاع در برابر بیماری که به موجب آن اجتماع میکروبی می‌تواند امنیت بیشتری را برای میگوها ایجاد نماید، کماکان مبهم است و در حال حاضر تحت بررسی است. با این وجود، برخی فرضیه‌ها در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شده‌اند. گزارش شده‌است که زیست توده میکروبی موجود در سیستم‌های تعویض آب صفر قادر به مختل کردن کوئوروم سنسینگ گونه ویبریو است(دی فوردت و همکاران، 2011) که مکانیسم مورد استفاده توسط این باکتری‌ها برای ارسال سیگنال و القای تکثیر سلولی است.

چالش اصلی و گلوگاه‌های چنین سیستم‌هایی که میکروبی محور هستند در زمان اجرا در مقیاس تجاری متغیرهای فراوانی است که می‌توانند بر فرایندهای مختلف تاثیر بگذارند. در حال حاضر، اطلاعات محدودی درخصوص تعاملات اجتماعات میکروبی در سیستم‌های آبزی‌پروری در دسترس است. این فقدان دانش بر چالش یافتن ابزار برای بهبود و بهینه‌سازی مدیریت این سیستم‌ها برای بهبود پیوستگی و قابلیت اطمینان آنها تاکید دارد. امپارانزا(2009) به ارزیابی مسائل اصلی موثر بر نیتریفیکاسیون در RAS پرداخت و اشاره کرد که مسائل مدیریت مانند تغییرات در pH، دما، و اکسیژن، تراکم ذخیره‌سازی بالا، و تغییر در تغذیه روزانه عوامل موثر بر نیتریفیکاسیون در یک مقیاس تجاری هستند.

تمامی عوامل یاد شده در بالا می‌توانند تاثیر مستقیمی بر اجتماع میکروبی داشته‌باشند و درک بهتر ساختارهای اجتماع میکروبی برای تامین ابزار، محصولات، و امکان راهبری اجتماعات میکروبی در سیستم‌های تعویض آب صفر داخلی ضروری است.

گلوگاه‌های فیزیولوژیکی

سیستم‌های پرورش داخلی دارای رشد فیتوپلانکتونی کمتری به دلیل وجود نور محدود و فعالیت فتوسنتز کمتر هستند. با این وجود، این سیستم‌ها اغلب میکروب محور هستند که امکان رشد تجمعات میکروبی را فراهم می‌سازد که می‌توانند بیان‌گر یک منبع غذایی مکمل برای میگوی پرورشی باشند.

در شیوه‌ی متداول پرورش میگو که از چندین دهه پیش مورد استفاده قرار گرفته‌است، توسعه میکروب‌ها در استخرها یک عامل منفی تلقی می‌شد و حجم‌های بالایی از تعویض آب برای حذف هرگونه اجتماع میکروبی که می‌توانست در سیستم رشد کند رخ می‌داد. با این وجود، مطالعات اخیر نشان داده‌‌اند که نحوه‌ی مدیریت این میکروب‌ها درون سیستم می‌تواند برای چرخه تولید سودمند باشد. برای مثال، ویسلسکی و همکاران(2006) مزایای بهره‌وری طبیعی در یک سیستم تعویض آب صفر براساس بیوفلاک‌ها را تایید کردند. نویسندگان عملکرد رشد بهتری را در زمان تغذیه میگوها از فلاک‌های میکروبی مشاهده کردند. همین مشاهدات توسط برفورد و همکاران(2004) گزارش شد که نشان می‌دهد بیوتای طبیعی کمک شایانی به تغذیه وانامی می‌کند. علاوه بر بیوفلاک‌ها، میکروارگانیسم‌های که به زیست لایه‌ها یا پریفیتون کمک می‌کنند نیز می‌توانند یک مکمل غذایی مهم باشند(مارتینز – کوردووا و همکاران، 2015).

شیوه‌ی مدیریت اجتماعات میکروبی(برحسب نسبت C/N) نیز بر گروه‌های باکتریایی غالب یافت شده در سیستم‌های مبتنی بر میکروب تاثیرگذار است و بر نقش غذایی آنها در عملکرد میگو نیز اثر می‌گذارد. در یک محیط با نسبت بالای C/N، زیست توده هتروتروفیک، گروه باکتریایی اصلی موجود در سیستم‌های بیوفلاک است. در مقابل، نسبت C/N در RAS کمتر است و باکتری‌های اتوتروفیک غالباً مستقر هستند. در این سیستم‌ها، کمک غذایی تجمعان میکروبی مینیمم است یا وجود ندارد. در این خصوص، ری و تیرنی(2018) عملکرد رشد بهتر میگوهای پرورش یافته در بیوفلاک‌ها را با میگوهای رشد کرده در RAS مقایسه کردند.

تجزیه غذا یکی از چالش‌های عمده برای سیستم‌های تعویض آب صفر داخلی، بخصوص برای RAS، است. عدم تولید طبیعی در این سیستم‌ها، و تولید جامدات متشکل از غذای خورده نشده و گم شده، مستلزم فرمولاسیون رژیم‌های دارای طراحی خاص برای این سیستم‌ها است. مارتینز و همکاران(2010) بر نیاز به بهبود رژیم‌های RAS با فرمول عناصر سازنده‌ای تاکید کردند که می‌توانند قابلیت هضم را بهبود ببخشند و مدفوع‌هایی را تولید کنند که به آسانی از آب جدا می‌شود و جامدات ریز کمتری را تولید کنند که می‌توانند به آسانی توسط اجتماع میکروبی تخمیر شوند. برای حصول به این اهداف در یک مقیاس تجاری، تحقیقات بیشتری درخصوص ترکیب و خصوصیات غذا و اکولوژی روده میگو مورد نیاز است.

پیامدهای مالی

سناریوها

به منظور ارزیابی پیامدهای مالی سیستم‌های تعویض آب صفر، ارقام سرمایه‌گذاری و عملیات طبق پارامتر استاندارد 100 تن میگوی وانامی با میانگین وزن 20 گرم تولید شده در هر سال تعیین شدند.

برای دستیابی به این تولید، شرایط محیطی سایت انتخابی یک عامل تعیین‌کننده برحسب هزینه ‌است. تولید در نواحی گرمسیری مستلزم ساختار سرمایه‌گذاری متفاوتی از تولید در اقلیم‌های سردتر است. عناصری مانند الزامات گرمایش، هزینه خدمات عمومی و هزینه کارگر تاثیر چشم‌گیری بر ارقام دارند. روی هم رفته، این عوامل به این معنا هستند که توسعه پروژه‌های تعویض آب صفر در آسیا بسیار متفاوت از سیستم‌های اجرا شده در اروپا خواهد بود. این نکته نه تنها در ارتباط با زیرساخت‌ها بلکه در سطح فروش و عملیات نیز معتبر است.

در زمینه ارزیابی انجام شده، عملکرد بیومتریک برحسب تراکم ذخیره‌سازی، رشد و بقا برای سیستم‌های RAS و بیوفلاک مشابه فرض می‌شوند. یک بهره‌وری 5 کیلوگرم بر مترمکعب میگو در هر محصول مدنظر قرار گرفت. این ظرفیت حمل معرف میانگین قابلیت بیشتر سیستم‌های تولید در نظر گرفته شد. این سطوح تولید سالانه، اندازه برداشت هدف‌گذاری شده و ظرفیت حمل تنها برای اهداف مقایسه برای مطالعه پیامدهای مالی به کار گرفته می‌شوند. عناصری مانند ژنتیک میگو، کیفیت پست‌لارو، تغذیه و افزودنی‌های مورد استفاده و هم‌چنین شرایط محیطی، قدرت زیرساخت و مهندسی و در نهایت عملکرد نیروی کار همگی بر نتایج تاثیرگذار خواهند بود.

در اقلیم معتدل، یک سیستم گرمایش و عایق‌کاری ساختمان برای تولید داخلی وانامی لازم هستند. علاوه بر این، چنین پروژه‌هایی معمولاً بازارهای نیچ یا خطوط توزیع انتهایی را هدف قرار می‌دهند. این بازار تنها کمیت خاصی از محصولات تازه را در روز جذب خواهد کرد. به همین دلیل است که مخازن کوچکتر قابل ترجیح هستند، برای اینکه امکان رویه‌های برداشت کامل و محدود ساختن دستکاری‌های برداشت جزئی فراهم گردد که کاربر بوده و برای حیوانات تنش‌زا هستند.

در کشورهای گرمسیری، دماها برای پرورش میگو در تمام طول سال مناسب هستند. راهکارهای ساختمانی ساده را می‌توان به کار برد، که امکان پوشش تاسیسات توسط تونل‌ها یا ساختارهای گل‌خانه‌ای را فراهم می‌سازد. این نوع راهکار ساختمانی معمولاً دامنه‌ی وسیعی از بازه آزاد را ارائه می‌دهد و دسترسی به گزینه‌های ساخت مخزن میگوی بزرگتر را فراهم می‌سازد. هیچ محدودیتی در حجم آن چیزی که بازار میگو می‌تواند پردازش کند وجود ندارد که امکان جذب کمیت‌های بزرگ در هر نقطه زمانی را میسر می‌سازد. به دلیل این عوامل، در زمان استقرار یک مرکز در کشور گرمسیری می‌تواند واحدهای استخر تولید بزرگتر را در یک ناحیه دمائی مدنظر قرار داد. بعنوان یک مرجع، در رویه مالی، مخازن 100 مترمربعی برای پیشرفت‌های اقلیم معتدل در نظر گرفته شدند، در حالی که مخازن 500 مترمربعی برای مکان‌های گرمسیری در نظر گرفته شدند.

شاخص‌های دیگری نیز در نظر گرفته شدند. به دلیل بلوغ صنعت پرورش میگو در نواحی گرمسیری، پرورش‌دهندگان دسترسی بسیار بیشتری به ماده ژنتیک کیفیت بالا و کیفیت بالای پست‌لارو نسبت به سایت‌های اقلیم معتدل عملیاتی دارند. این امر میانگین عملکرد بیومتریک یک مرکز مستقر در یک سایت گرمسیری را افزایش می‌دهد.

مقایسه سیستم

تحت مجموعه سناریوها، با مقایسه خروجی‌های استاندارد، سرمایه‌گذاری لازم برای عملیات یک RAS و یک سیستم بیوفلاک تخمین زده شده‌است. هزینه واحد برای ساخت و عملیات به میانگین هزینه واقعی برای هر دو ناحیه شرح داده شده، اشاره دارد: کشورهای گرمسیری در حال توسعه، مانند بیشتر کشورهای آسیایی و کشورهای دارای یک اقلیم معتدل‌تر مانند کشورهای اروپایی یا ایالات متحده آمریکا.

شکل10. کل سرمایه‌گذاری تخمینی لازم برای ساخت یک مزرعه تولید 100 مگاتن در روز همراه با میانگین هزینه تولید تخمینی در هر کیلوگرم از 50 میگوی تولیدی را جمع‌بندی می‌کند.

شکل 10.1. تخمین هزینه سرمایه[4] /هزینه عملیاتی[5] برای تولید تعویض آب صفر

[4] Capital expenditure(CAPEX)

[5] Operating expenditure(OPEX)

الزامات سرمایه‌گذاری

سرمایه‌گذاری لازم در دامنه 5 میلیون دلار برای یک RAS نصب شده در یک ناحیه معتدل توسعه‌یافته تا حدود 800 هزار دلار برای توسعه یک سیستم بیوفلاک در یک کشور در حال توسعه گرمسیری قرار دارد. روند هزینه‌های تولید روند تکامل مشابهی را دنبال می‌کند؛ اینکه سیستم بیوفلاک باشد یا RAS، اگر عملیات در یک کشور گرمسیری شروع شده باشد، هزینه‌ها به طرز محسوسی کمتر هستند.

پراکندگی هزینه‌های سرمایه‌گذاری در هر سیستم و اقلیم در شکل 10.2 ارائه شده‌است. آیتم‌های اصلی موثر بر هزینه‌ها به ساخت تاسیسات ارتباط دارند. هزینه‌های ساخت شامل کار بر روی زمین، سازه‌های بتنی، و ساختمان‌ها هستن. این هزینه‌ها می‌توانند تا 50 درصد سرمایه‌گذاری در مورد یک سیستم بیوفلاک مستقر در یک ناحیه گرمسیری را به خود اختصاص دهند.

دومین تقاضای هزینه به ماشین آلات مورد نیاز مرتبط است. این مولفه شامل ژئوممبران مورد استفاده برای مخازن، تمامی پمپ‌ها و تجهیزات فیلتراسیون و هم‌چنین تجهیزات نگهداری میگوی تازه(اتاق تحت کنترل اقلیم دمائی برای انتخاب میگو، ماشین یه و اتاق سرد و…) است. مابقی سرمایه مورد نیاز برای خرید زمین برای توسعه پروژه، کارهای برقی و لوله‌کاری، و هم‌چنین سایر تجهیزات کوچک مورد استفاده برای تولید و کارهای آزمایشگاهی هستند.

شکل 10.2. تخمین‌های تقسیم‌بندی مجدد سرمایه‌گذاری برای سیستم تعویض آب صفر

هزینه‌های عملیاتی

هزینه‌‎های تولید برای یک سیستم تولید RAS مستقر در یک ناحیه معتدل می‌تواند سه برابر بیشتر از یک سیستم بیوفلاک مستقر در یک کشور گرمسیر باشد. روند کارایی هزینه مسیری مشابه با سرمایه‌گذاری مورد نیاز را دنبال می‌کند و سیستم‌های بیوفلاک را کم‌هزینه‎‌تر از RAS می‌سازد. شکل 10.3 بیان‌گر ساختار هزینه تولید برای به کارگیری چنین سیستمی در مکان‌های مختلف تولید است.

ارقام هزینه تولید شامل تمامی مواد مصرفی، مانند پست‎لاروها، غذا، افزودنی‌ها، نیازمندی‌‎های آزمایشگاهی و امثالهم است. آنها شامل انرژی برق، آب(عمدتاً برای فراوری حیوانات) و گرمایش هستند. گاز طبیعی بعنوان منبع اصلی انرژی برای گرمایش در نظر گرفته شده‌است.

هزینه‌های تولید در نواحی گرمسیری به طرز آشکاری کمتر از هزینه‌های یک واحد ساخته شده در یک اقلیم سردتر هستند. پیوند مشهودی برای هزینه هر واحد برای بیشتر آیتم‌های مدنظر وجود دارد. برای مثال، پست‌لارو می‌تواند هزینه‌ای حدود 5/3 تا 5/4 دلار در 1.000 پست‌لارو در آسیا داشته‌باشد، در حالی که در اروپا و آمریکا، این هزینه به راحتی بالاتر از 10 دلار در 1000 پست‌لارو در گیت مزرعه ‌است. هزینه نیروی کار نیز زمانی اختلاف محسوس را ایجاد می‌کند که نواحی با هم مقایسه شوند. توجه به این نکته مهم است که وقتی مزارع با این ظرفیت در یک کشور توسعه یافته در یک ناحیه معتدل تحت بهره‌برداری قرار دارند، هزینه‌های نیروی کار بالاتر از هزینه‌های غذا است. تمامی جنبه‎‌های مختلف با یکدیگر به طرز محسوسی هزینه تولید سیستم‌های تعویض آب صفر را در مکان‌هایی مانند ایالات متحده آمریکا یا اروپا افزایش می‌دهند.

شکل 10.3. ساختار هزینه تولید برای سیستم تعویض آب صفر

پیامدهای بازار

ارزیابی انجام شده درخصوص پیامدهای بازار یک سیستم تعویض آب صفر به وضوح اختلاف بالای هزینه‌های عملیاتی و سرمایه‌گذاری در سناریوهای مختلف آنالیز شده را نشان می‌دهد.

هزینه‌ی بالای تولید میگو در کشورهای توسعه یافته، مانند کشورهای اروپایی، نیاز به قیمت‌های بالای فروش را دیکته می‌کند. میانگین ارقام هزینه تولید برای سناریوهای تطبیقی انتخاب شده آنقدر بالا هستند که قادرند بازار کالاها را هدف قرار دهند. این نوع پروژه مستلزم تلاش چشم‌گیری در بازاریابی و متعاقب آن برندینگ محصول است. بازار هدف همانند واحدهای خرده‌فروشی غذای دریایی نهایی مانند هتل‌ها و رستوران‌ها هستند. افزایش نگرانی‌های مصرف‌کنندگان درخصوص کیفیت غذا بیان‌گر فرصتی برای این نوع پروژه‌است، اگر عملیات نزدیک بازارهای بزرگ استقرار یافته باشد.

در نواحی در حال توسعه گرمسیری، معمولاً هدف سطح بالای تولید میگوی محلی در مزارع، بازارهای قیمت فروش بالا در اروپا یا ایالات متحده آمریکا است. مزیت پروژه‌ها در این کشورها عمدتاً در دستیابی به تولید پایدار به همراه عملیات تجاری قابل پیش‌بینی نهفته ‌است. سیستم‌های تعویض آب صفر، اقدامات امنیت زیستی بهینه را الزامی می‌کنند که منجر به وقوع رویدادهای بسیار کمتر با اثرات محیطی و آب و هوایی می‌شود.

یک مزرعه تعویض آب صفر در اروپا، بازارهای نهایی را هدف قرار می‌دهد و هدفش تولید دسته‌ای است که در آن میگوها در طول کل سال، ماهانه ذخیره‌سازی می‌شوند و تقریباً روزانه برداشت می‌شوند. سوددهی در کارایی چرخش مخزن به همراه بازاریابی/برندینگ انجام شده برای دستیابی به قیمت‌های فروش مجدد منطقی بیش از 15 دلار بر کیلوگرم در یک مدار عرضه کوتاه(مصرف محلی) نهفته‌ است.

در آسیا، همین پروژه عمدتاً بر بعد امنیت زیستی متمرکز خواهد بود تا تولید منسجم و قابل پیش‎‌بینی محقق گردد. اثرات بازاریابی/برندینگ کمتر مشهود هستند، و این احتمال وجود دارد که یک حجم حداقلی برای هدف قرار دادن قیمت‌های بالاتر فروش مجدد لازم باشد.

برای تولید 100 مگاتن در سال، در اروپا و ایالات متحده آمریکا، برندینگ یک عامل کلیدی برای دستیابی به قیمت‌های بالاتر فروش مجدد به منظور سوددهی کافی با یک بازار مصرف نهایی با قابلیت اقتصادی به شمار می‌رود. این امر صرف‌نظر از سیستم مورد استفاده برای تولید میگو اعمال می‌گردد. در آسیا، تمرکز بر امنیت زیستی است تا عوامل خطر آلودگی کاهش یابد. ملاحظه اصلی به طراحی و کاربرد زیرساخت به منظور اجتناب از نشتی مخزن، شست‌و‌شوی زیرزمینی، جابجایی نیروی کار یا هر وکتور احتمالی آلودگی دیگر ارتباط دارد.

در کشورهای گرمسیری در حال توسعه، به نظر نمی‌رسد که ‌استقرار یک RAS برای تولید میگو بهترین استراتژی باشد. هزینه‌های تولید در مقایسه با هزینه‌های استقرار سیستم‌های بیوفلاک بسیار بالا می‌ماند. اختلاف در هزینه ناشی از انباشت هزینه‌های بیشتر توان(برای راه‌اندازی ماشین آلات سطح بالاتر)، هزینه‌های تخمینی بالاتر غذا به دلیل نیازمندی‌های بیشتر مواد مغذی(به علت بهره‌وری طبیعی پایین) و نیازمندی‌های بالاتر برای کارکنان به منظور پایش و حفظ عناصر سیستم است.

سایر ملاحظات

هدف بخش‌های زیر، ارائه و بحث درخصوص عوامل محدودکننده بیشتری است که باید مدنظر قرار بگیرند. این عوامل برای توسعه فناوری‌های تعویض آب صفر مهم تلقی شده‌اند.

کیفیت پست‌لارو و ژنتیک

سویه‌های مختلف می‌توانند خروجی‌های متفاوتی در یک موقعیت مشخص داشته‌باشند. یک کیفیت خوب و پایدار از تامین لارو به اندازه کیفیت ژنتیکی لاروها اهمیت دارد. صرف‌نظر از مدیریت یا سیستم مورد استفاده، کیفیت ضعیف پست‌لارو و یا ژنتیک ضعیف، منجر به عملکرد ضعیف در فاز رشد باز خواهد شد.

بررسی منظم دسته‌های پست‌لارو وارد شده به مرکز بسیار مهم است. میانگین وزن جمعیت، تغییر در اندازه و آزمایش‌های بقای تنش شوری، شاخص‌های خوبی برای کیفیت هستند. تغییر در این خصوصیات، همراه با سوابق عملکرد مزرعه، برای تخمین رویه‌های لازم(تراکم ذخیره‌‎سازی، تغذیه، تصفیه و …) بسیار سودمند هستند. برای نمونه، تغییر اندازه در یک جمعیت، شاخص مفیدی برای پرورش‌دهندگان است. در پرورش، تغییر اندازه زیاد معمولاً بیان‌گر یک مشکل محیطی و یا انحراف در تغذیه ‌است(غذای ناکافی یا غذای بیش از حد، و مسئله محیطی احتمالی). اگر پست‌لارو ذخیره‌سازی شده دارای تغییر اندازه زیادی باشد، اما تا زمان رسیدن به مرکز این مسئله بررسی نشده باشد، پرورش‌دهنده هرگز پی نخواهد برد که آیا این مشکل ناشی از مدیریت استخر بوده‌است یا دسته پست‌لارو و لذا یک شاخص مدیریتی ارزشمند از دست می‌رود.

از نقطه نظر ژنتیک، چندین شرکت جهانی بزرگ در ابزار ژنومی سرمایه‌گذاری کرده‌اند. این گام به جلو برای برنامه‌های انتخاب ژنتیک میگو به همراه تغییرپذیری کافی در سویه‌های میگو، امکان توسعه سویه‌های حیوانی سازگار با تولید فوق متراکم در یک تعداد نسل منطقی را فراهم می‌سازد. تمرکز باید بر قدرت حیوان، افزایش مقاومت میگو در مقابل تنش‌های محیطی مانند غلظت‌های کم اکسیژن محلول یا بار باکتریایی زیاد و هم‌چنین رشد بهینه باشد.

باید به رژیم تغذیه که به رشد حیوان ارتباط دارد توجه ویژه‌ای داشت تا این اطمینان حاصل شود که رویه‌های تغذیه روزمره از ظرفیت حمل سیستم فراتر نمی‌روند. در این خصوص، سویه‌های دارای توانایی‌های بقای بالاتر نسبت به سویه‌های رشد سریع بیشتر در اولویت هستند. اگرچه چرخش تولید برای سویه‌های دارای رشد سریع، سریع‌تر خواهد بود، اما حجم زیادی از غذای مورد نیاز برای بیان این قابلیت رشد بالای ژنتیکی ممکن است سیستم‌های تصفیه آب را دچار اختلال سازد. این نکته در رویکرد RAS از اهمیت بیشتری برخوردار است، چنانچه دفع جامدات در چنین سیستم‌هایی بصورت مکانیکی انجام می‌شود.

عوامل انسانی

عوامل انسانی همیشه کانون موفقیت هر مزرعه آبزی‌پروری هستند و خواهند بود. شایستگی و تجربه و هم‌چنین انگیزه، ارتباطات و کار تیمی، مولفه‌های کلیدی هستند. هزینه‌های نیروی کار بیان‌گر بزرگ‌ترین مولفه هزینه برحسب هزینه‌های عملیاتی هستند، بخصوص درمورد استقرار عملیات در کشورهایی مانند کشورهای اروپایی و ایالات متحده آمریکا. به همین دلیل، پرورش‌دهندگان همواره تاسیسات ساده و پروتکل‌های ساده را بر پیچیدگی ارجح می‌دانند. تاسیسات باید با سطح بالایی از ارگونومی برخوردار باشند و شرایط بهینه را برای نیروی کار در گذر زمان فراهم سازند. آموزش در سایت، مشارکت شرکت و فرصت‌های شغلی عوامل کلیدی برای تضمین کارکنان با انگیزه‌ای هستند که تحت هر شرایطی عملکرد خود را حفظ می‌کنند.

مدیریت پروژه به اندازه اعضای تیم نقشی بنیادی دارد. مدیران مجرب، ماهر و باانگیزه کلید موفقیت هستند. یک مدیر پروژه باید بعنوان یک رهبر عمل کند تا انگیزه را در بالاترین سطح حفظ کند و شور و شوق و دانش را به اشتراک بگذارد. مدیریت، وظیفه بسیار مهم اتتقال سریع و دقیق اطلاعات مرتبط برای هیئت مدیره شرکت را بر عهده دارد تا به اتخاذ تصمیمات صحیح به منظور حل مشکلات بالقوه به شیوه‌ای موثر کمک نماید.

فرصت‌ها

صرفه به مقیاس

همانند بسیاری دیگر از فرایندهای پرورش فناوری زیستی، پیامدهای مالی یک پروژه تعویض آب صفر تحت تاثیر مقیاس آن قرار دارند. یک پروژه پایلوت اجرا شده با واحدهای مخزن اندازه تجاری در کمینه ساختن خطر اولیه ‌استقرار پروژه نقشی بنیادین دارد. هدف این فاز، حصول اطمینان از قابلیت دسترسی به خروجی تولید پیش‌بینی شده و اعتبارسنجی استراتژی مدل کسب و کار است.

پروژه باید یک حجم تولید را در نظر بگیرد که به اندازه کافی برای سوددهی پایدار بزرگ است. همان‌گونه که در تخمین‌های مطرح شده در بخش پیامدهای مالی این فصل نشان داده شد، تولید 100 مگاتن در سال به بازگشت سرمایه بیش از 10 سال در غرب دست خواهد یافت. عملیات بزرگتر تولید بصورت خودکار منجر به صرفه به مقیاس‌های منطقی می‌شوند. این امر عمدتاً از طریق توزیع هزینه‌های مدیریت در یک حجم تولید بزرگتر و بهبود کارایی مصرف واحدهای عمومی(مانند برق، سوخت) با سیستم‌های بزرگتر و هم‌چنین افزایش قدرت چانه‌زنی برای خرید مواد مصرفی مانند غذا، پست‌لارو و افزودنی‌ها محقق می‌شود

به نظر می‌رسد این صرفه به مقیاس‌ها از اهمیت قابل توجهی در کشورهای توسعه یافته معتدل برخوردار باشند، جایی که هزینه نیروی کار بزرگ‌ترین هزینه عملیاتی می‌ماند. بهینه‌سازی هزینه تولید امکان کاهش قیمت فروش را فراهم می‌سازد و کانال‌های توزیع جدید را باز کرده و امکان ورود به بازار کالاها(کامودیتی) را میسر می‌سازد که برای حجم‌های تولید کمتر قابل دسترس نیست. بعنوان یک مثال، شبیه‌سازی یک سیستم بیوفلاک مستقر در اروپا بیان‌گر کاهش نیمی از زمان مورد نیاز برای دستیابی به بازگشت سرمایه برای یک تولید به میزان 500 مگاتن بر سال در مقایسه با 100 مگاتن بر سال است.

فناوری

پس از ارزیابی انجام شده، کارآمدترین استراتژی پرورش برای تولید تعویض آب صفر به نظر می‌رسد سیستم بیوفلاک باشد که از زیست پالایی بعنوان یک مسیر تصفیه آب استفاده می‌کند. ارقام برای RAS حاکی از آنند که هزینه ‌استقرار واحد تولید مشابه با یک مزرعه بیوفلاک است، اما وجوه مازاد برای تامین ماشین آلات فیلتراسیون مورد نیاز هستند. RAS نیز نیازمند سطوح بالاتری از انرژی برای فعالیت و هم‌چنین کیفیت بالاتر غذا برای جبران فقدان بهره‌وری طبیعی سیستم است.

عناصری مانند کاهش ردپای کربن با استفاده از سیستم مخزن انباشته برای RAS می‌توان به طرز چشم‌گیری هزینه ساخت را کاهش دهد. این سیستم عمدتاً به مهندسی مکانیک متکی است و لذا شامل فرصت‌هایی برای خودکارسازی مستقیم است. با در نظر داشتن این نکته، به نظر می‌رسد که RAS یک راهکار رقابتی‌تر برای کاربرد در کشورهای توسعه یافته باشد. سیستم‌های پرورش RAS از شانس بیشتری در موفقیت نزدیک به بازارهای نیچ برخوردار هستند.

بهره‌برداری از سیستم‌های بیوفلاک آسان‌تر است که نیازمند ماشین آلات کمتری هستند و منجر به نیازمندی‌های کمتر انرژی در مقایسه با RAS هستند. محدودیت‌های اصلی سیستم‌های بیوفلاک، دانش محدود امروزی درخصوص تعاملات میکروبی پیچیده در اصول زیست پالایی است. در این زمینه، برخی اپراتورها در رسیدگی به ماشین‌ها نسبت به فرایندهای بیولوژیکی بیشتر احساس راحتی می‌کنند.

در هر صورت، آینده‌‎ی تولید میگو داخلی و فوق متراکم خواهد بود. روند تکاملی که در حال وقوع است بیولوژی و مهندسی را ادغام خواهد کرد. با پیشرفت این صنعت، به نظر بدیهی می‌رسد که هم RAS و هم سیستم‌های بیوفلاک خدمات فراوانی برای ارائه خواهند داشت.

سرمایه‌گذاری

تقاضای به سرعت در حال افزایش برای پروتئین باکیفیت، به واسطه رشد جمعیت جهانی، مستلزم سرمایه‌گذاری عظیمی است. با توجه به اینکه زمین و منابع محدودی بر روی زمین وجود دارد، سیستم‌های تولید باید بر تولید فوق متراکم با کمترین اثرات زیست محیطی احتمالی متمرکز شوند.

سیستم‌های تولید فوق متراکم مانند مدل‌های تعویض آب صفر مطرح شده در این فصل برای توسعه آتی بسیار امیدوارکننده هستند و به نظر می‌رسد که برای پاسخ به چالش‌های عمده پیش رو بسیار مناسب باشند. با این وجود، در حال حاضر، توسعه این نوع سیستم‌ها بعنوان یک سرمایه‌گذاری تجاری، داستان‌گونه مانده ‌است. ادعاهای فراوانی به نفس سیستم‌های بیوفلاک و RAS مطرح شده‌است، اما کماکان عدم رویت‌پذیری واحدهای تولید واقعی از این نوع با ارقام اقتصادی موجود به چشم می‌خورد.

اصول این سیستم‌ها، برحسب پیوستگی و قابلیت پیش‌بینی، منفعت برای سرمایه‌گذار ایجاد می‌کند و آنان این مدل‌ها را را فرصت‌های حقیقی برای توسعه در آینده نزدیک می‌پندارند. از سوی دیگر، فقدان نمونه‌های موفق از اجرای این سیستم‌ها، منفعت سرمایه‌گذار را تضعیف می‌کند. علاوه بر این، همان‌گونه که به وسیله پیامدهای مالی این نوع پروژه بیان شده‌است، مقیاس اجرا باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا سود کافی تولید کند.

تولید تعویض آب صفر نیازمند درجه خاصی از فوت و فن، هم برای RAS و هم سیستم‌های بیوفلاک است. پروژه‌ها بایستی با توجه به این واقعیت طراحی شوند که تولید تا رسیدن به ارقام مقیاس کامل زمان خواهد برد. فناوری و فوت و فن باید کسب و جذب شوند و نیروی کار نیز باید آموزش ببیند. بازارها باید ایجاد شوند، بخصوص برای پروژه‌هایی با هدف خرده‌فروشی میگوی تازه. تمامی عناصر دخیل در استقرار عملیات، از انتخاب سایت تا ارگونومی طراحی مرکز، پروتکل‌های تولید و کاربرد آنها، گزینه‌های فرآوری، خطوط توزیع، باید هماهنگ با یکدیگر باشند تا خروجی تولید به حداکثر و خطر اجرا به حداقل برسد.

در نظر گرفتن هزینه افزوده‌ی دوره راه‌اندازی در بسته مالی اولیه به منظور تضمین جریان نقدی در طی این دوره مهم به نظر می‌رسد. یک دوره تقریباً 2 ساله باید در نظر گرفته شود، چنانچه این دوره، زمان مورد نیاز برای دستیابی و جذب تجربه عملی لازم برای فرایند پرورش است. این دوره به اندازه کافی برای تولید چندین محصول و انتخاب استراتژی صحیح برای اتخاذ در طی مرحله افزایش نرخ تولید پروژه طولانی خواهد بود.

نتیجه‌گیری

هدف این فصل ترکیب بیشتر عناصری است که باید در زمان توجه به توسعه‌ی پروژه‌های تعویض آب صفر برای تولید میگو مدنظر قرار بگیرند. فناوری‌های میکروبی(بیوفلاک) و RAS آب زلال دو گزینه‌ای هستند که می‌توان برای تاسیسات تولید با تعویض آب صفر مدنظر قرار داد. توسعه‌ی آنها در سطح جهانی امکان تامین میگوی باکیفیت و تولید پایدار را فراهم می‌سازد. افزایش نگرانی‌ مصرف‌کنندگان در ارتباط با ایمنی غذا، توسعه تکنیک‌های پرورش با درجه بالاتری از کنترل را دیکته می‌کند که عنصر بنیادین سیستم‌های تولید با تعویض آب صفر است.

سطح تکامل فناوری‌های دخیل در پرورش با تعویض آب صفر، قابلیت اقتصادی پروژه را تقویت می‌کند، خواه یک RAS انتخاب شود یا سیستم بیوفلاک. ارزیابی انجام شده به وضوح بیان‌گر الزام به کنترل هر بعد از یک واحد تولید پرورش میگو برای دستیابی به موفقیت است. عناصری مانند تامین پست‌لارو، ژنتیک و کیفیت و هم‌چنین مدیریت، دانش نیروی کار، تجربه به همراه خطوط توزیع و موقعیت‌یابی محصول نهایی، همگی برای موفقیت پروژه حیاتی هستند. هیچکدام از این عنصر را نباید دست کم گرفت، چون بر کل مدل کسب و کار تاثیرگذار هستند.

بعد مهم دیگر سیستم تعویض آب صفر، نیاز به بهره‌برداری از آن در یک مقیاس به اندازه کافی بزرگ برای دستیابی به سودهای کافی به منظور ایجاد انگیزه بین سرمایه‌گذاران است. یک پروژه از این نوع، با تولید 50 مگاتن بر سال میگو، به سختی درآمد ایجاد خواهد کرد. یک پروژه با تولید 500 مگاتن برسال یا بیشتر ساختار هزینه بسیار بهتری خواهد داشت و فرصت‌های قابل توجهی را برای توسعه خلق خواهد کرد.

این باور وجود دارد که فناوری‌های تعویض آب صفر نقشی اساسی در توسعه تکنیک‌های آتی تولید میگو ایفا خواهند کرد. پیشرفت‌های اخیر در تکنیک‌های پرورش میگو، به همراه ترکیب پیش رو از فناوری RAS با فوت و فن میکروبی مورد استفاده در سیستم‌های بیوفلاک، چشم‌انداز مثبتی را برای رشد سیستم‌های تعویض آب صفر در سرتاسر جهان در سال‌های آینده ایجاد می‌کند. افزایش پیوستگی که توسط سیستم‌های تعویض آب صفر ایجاد می‌شود، درهایی را به روی استفاده از اتوماسیون و واحدهای تصمیم‌گیری هوش مصنوعی باز می‌کند. این باور وجود دارد که این سطح از دقت در پرورش میگو برای دستیابی به سطوح تولید لازم برای تغذیه جمعیت رو به رشد سیاره زمین به شیوه‌ای پایدار و هم‌چنین کمک به تضمین تامین آینده پروتئین نسل‌های آینده ضروری است. فناوری‌های تعویض آب صفر نقش مهمی در تغییراتی که صنعت به آنها نیازمند است، ایفا خواهند کرد.

• ترجمه و بازنویسی
• دکتر سمیرونی
• تالیف
• مانوئل پولین، باربارا هاستینز و فرانسیسکو سارایوا گومز

منابع و مراجع

Achuthan, C. (2000) Development of bioreactors for nitrifying water in closed system hatcheries of penaeid and non-penaeid prawns. PhD thesis. School of Environmental Studies, Cochin University of Science and Technology, Kerala, India.

Alexander, C.G., Hindley, J.P.R., and Jones, S.G. (1980) Structure and function of the third maxillipeds of the banana prawn Penaeus merguiensis. Marine Biology 58, 245–249.

Burford, M.A., Tompson, P.J., McIntosh, R.P., Baumand, R.H., and Pearson, D.C. (2004) Te contribution of focculated material to shrimp (Litopenaeus vannamei) nutrition in a high-intensity, zero-exchange system. Aquaculture 232, 525–537.

Burford, M.A. and Williams, K.C. (2001) Te fate of nitrogenous waste from shrimp feeding. Aquaculture 198, 79–93.

Defoirdt, T. and Sorgeloos, P. (2012) Monitoring of Vibrio harveyi quorum sensing activity in real time during infection of brine shrimp larvae. Te ISME Journal 6, 2314–2319.

Defoirdt, T., Sorgeloos, P., and Bossier, P. (2011) Alternatives to antibiotics for the control of bacterial disease in aquaculture. Current Opinion in Microbiology 14, 251–258.

Divya, M., Aanand, S., Srinivasan, A., and Ahilan, B. (2015) Bioremediation – an eco-friendly tool for efuent treatment: a review. International Journal of Applied Research 1, 530–537.

Callaway, T.R., Edrington, T.S., Anderson, R.C., Harvey, R.B., Genovese, K.J., Kennedy, C.C., Venn, D.W., and Nisbet,

D.J. (2008) Probiotics, prebiotics and competitive exclusion for prophylaxis against bacterial disease. Cambridge University, December 2008, 217-225. Crab, R., Defoirdt, T., Bossier, P., Verstraete, W. (2012) Biofoc technology in aquaculture: Benefcial efects and future challenges. Elsevier aquaculture vol. 356-357, 351-356.

Ekasari, J., Azhar, M.H., Surawidjaja, E.H., Nuryati, S., De Schryver, P., and Bossier, P. (2014) Immune response and disease resistance of shrimp fed biofoc grown on diferent carbon sources. Fish and Shellfsh Immunology 41, 332–339.

Emparanza, E.J.M. (2009) Problems afecting nitrifcation in commercial RAS with fxed-bed bioflters for salmonids in Chile. Aquacultural Engineering 41, 91–96.

Funge-Smith, S.J. and Briggs, M.R.P. (1998) Nutrient budgets in intensive shrimp ponds: implications for sustainability. Aquaculture 164, 117–133.

Hargreaves, J.A. (2006) Photosynthetic suspended-growth systems in aquaculture. Aquacultural Engineering 34, 344–363.

Hostins, B., Wasielesky, W., Decamp, O., Bossier, P., and De Schryver, P. (2019) Managing input C/N ratio to reduce the risk of Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease (AHPND) outbreaks in biofoc systems – a laboratory study. Aquaculture 508, 60–65.

Hu, Z., Lee, J.W., Chandran, K., Kim, S., and Khanal, S.K. (2012) Nitrous oxide (N2O) emission from aquaculture: a review. Environmental Science & Technology 46, 6470–6480.

ISO (2006) ISO 14044:2006. Environmental management – life cycle assessment – requirements and guidelines. ISO, Geneva, Switzerland.

Martínez-Córdova, L.R., Emerenciano, M., Miranda-Baeza, A., and Martínez-Porchas, M. (2015) Microbial-based systems for aquaculture of fsh and shrimp: an updated review. Reviews in Aquaculture 7, 131–148.

Martins, C.I.M., Eding, E.H., Verdegem, M.C.J., Heinsbroek, L.T.N., Schneider, O., Blancheton, J.P., Roque d’Orbcastel, E., and Verreth, J.A.J. (2010) New developments in recirculating aquaculture systems in Europe: a perspective on environmental sustainability. Aquacultural Engineering 43, 83–93.

Na nakorn, A., Chevakidagarn, P., and Danteravanich, S. (2017) Environmental impact of white shrimp culture during 2012–2013 at Bandon Bay, Surat Tani province: a case study investigating farm size. Agriculture and Natural Resources 51, 109–116.

Nithiya, A., Rao, P.H., and Kumar, T.S. (2016) Bioremediation of aquaculture water using nitrifying bacteria­microalga consortium with special reference to ammoniacal nitrogen. International Journal of Current Research and Academic Review 4(12), 164–177.

Preston, N., Jackson, C., Tompson, P., Austin, M., and Burford, M. (2000). Prawn Farm Efuent: Composition, Origin and Treatment. Fishing Research and Development Corporation Final Report 95/162. Fishing Research and Development Corporation, Canberra, Australia.

Risgaard-Petersen, N., Nicolaisen, M.H., Revsbech, N.P., and Lomstein, B.A. (2004) Competition between ammonia-oxidizing bacteria and benthic microalgae. Applied and Environmental Microbiology 70, 5528–5537.

Roque d’Orbcastel, E., Blancheton, J.P., and Aubin, J. (2009) Towards environmentally sustainable aquaculture: comparison between two trout farming systems using life cycle assessment. Aquacultural Engineering 40, 113–119.

Seviour, R. and Nielsen, P.H. (2010) Microbial Ecology of Activated Sludge. IWA Publishing, London, UK.

Shinn, A.P., Pratoomyot, J., Grifths, D., Trong, T.Q., Vu, N.T., and Briggs, M. (2018) Asian shrimp production and the economic costs of disease. Asian Fisheries Science 31S, 29–58.

Tymann, A. (2013) Te co-existence of heterotrophs and nitrifers in nitrifying bioflm. Master’s thesis. Roskilde University, Denmark.

Tierney, T.W. and Ray, A.J. (2018) Comparing biofoc, clear-water, and hybrid nursery systems (Part I): shrimp (Litopenaeus vannamei) production, water quality, and stable isotope dynamics. Aquacultural Engineering 82, 73–79.

Verdegem, M.C.J., Bosma, R.H., and Verreth, J.A.J. (2006) Reducing water use for animal production through aquaculture. International Journal of Water Resources Development 22, 101–113.

Wasielesky, W., Atwood, H., Stokes, A., and Browdy, C. (2006) Efect of natural production in a zero exchange suspended microbial foc based super-intensive culture system for white shrimp Litopenaeus vannamei. Aquaculture 258, 396–403.

Yogev, U. and Gross, A. (2019). Reducing environmental impact of recirculating aquaculture systems by introducing a novel microaerophilic assimilation reactor: modeling and proof of concept. Journal of Cleaner Production 226, 1042–1050.